JPH06102954B2 - 立坑構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は地下建設機械や立坑掘削機械に適用されるも
のであって、特に屈曲シールド機や立形シールド機によ
って既設した横坑から上方に立坑を掘削する方法に関す
るものである。

（従来の技術） トンネルの排気孔、連絡孔形成やトンネル掘削に必要な
機材搬入または故障時の必要機材搬入のために既設した
横坑から上方へ垂直に掘削する必要がある。

既設の横坑から上方へ垂直に掘削するようにした掘進方
法または掘進機械としては、特公昭48-11140号公報や特
公昭50-8623号公報に示されたものが従来公知である。

すなわち特公昭48-11140号公報に示された工法は、頭部
の前方に配置された作孔ヘッドと該作孔ヘッドの後方に
設けられている緊定装置と掘進用補助シャフトを有する
作孔掘進機により傾斜立坑または垂直立坑を掘進する方
法において、現存の横坑Ｔを起点として窪みＫを岩盤Ｇ
から開掘し、歩進行程用装置１と掘進用補助シャフト２
とからなるユニットを水平運搬位置から所定の傾斜また
は垂直作業位置へ旋回させて確保し、次で掘進用補助シ
ャフト２内に作孔掘進機６を位置させて緊定装置15によ
り緊定・保持し露出した岩盤Ｇは作孔ヘッド18を設置
し、かつ前記緊定位置から掘進機を直接に露出岩盤内へ
掘進させるようにした立坑掘進法である。

また特公昭50-8263号公報に示された工法は、円形断面
の掘上部をつくるための掘上駆動機械において：前記掘
上駆動機械が、主フレーム11、前記掘上駆動機械の中央
長手軸線を中心として動力で回転するように前記主フレ
ームに回転可能に取り付けられているドラム部材12、ド
ラム部材に具備される切削ヘッド21、22、主フレームに
取り付けられている壁面に係合するための多数のシュー
24ないし26、主フレームに対し移動でき掘上部内で固定
させるに適している固定装置45、および主フレームと固
定装置を長手方向に相対運動させるための動力装置51な
いし56を具備し：前記シュー24ないし26が、掘上部の壁
面に寄り掛かりできるように配置され：固定装置45が解
放されるように配置され：固定装置45が解放されるよう
に配置され：固定装置45が解放されているときにはシュ
ーと掘上部の間の摩擦と主フレームの重さとによるシュ
ーの後向き滑動とこれに伴う掘上駆動機械の後向き滑動
とを阻止するためにシューを外向きに押すけれども固定
装置が固定され、かつ主フレームが前進させられようと
するときにはシューを滑り前進させることができ、これ
に伴って主フレームも滑り前進させることができるよう
にするためのリンク装置33ないし38が、主フレーム11と
シュー24ないし26の間に連結されている掘上駆動機械を
用い、横坑から上方へ掘削していく。

（発明が解決しようとする課題） 上記特公昭48-11140号公報に記載された掘進方式では横
坑を掘削した後、その横坑へ掘上機械を搬入し、垂直方
向に向きを変更し、立坑を掘削していく。

そしてこの掘削面は作孔ヘッドの全面を用いて行うた
め、穴の径はその作孔ヘッドのヘッド外径に依存し、自
由な径とすることはできない。

また穴の形状は作孔ヘッドを回転させて前進するため円
形断面形状となってしまう。

また順次支持部材を継ぎ足しながら上方に向かって掘削
していくために、掘削のための反力は横坑にある反力受
けにて受けることになる。

従って上方へ掘進していくと、掘進機及び支持部材の自
重が加わるためジャッキや反力受けの負担が横坑を通常
掘削するよりも大変に大きくなり、機械全体が大掛かり
になってしまう。

特に大深度の場合は非常に負担が大きい。

また特公昭50-8263号公報は、掘上駆動機械の切削ヘッ
ドを複数用いて掘削するようにしているが、特公昭48-1
1140号公報と同様に穴の径は切換ヘッドの直径に依存し
自由な径とすることができない。

しかも切削ヘッドの回転により前面掘削しているので、
穴の形状は、円形断面となってさらに掘削面が大きいた
め、大きな掘削力が必要となり、機械が大掛かりとなっ
てしまう。

また横坑から掘上駆動機械を搬入するための制限を受
け、径の大きな立坑を掘削することができない。

（課題を解決するための手段） この発明は上記の点に鑑みてなされたもので、既設の横
坑に立坑を構築するにあたり、まず、企画した立坑形状
の周壁部分をシールド機にて掘削しつつその部分を覆工
した後、次いで中核部土砂を上方または下方へ排土する
ようにしたものである。

そして上記シールド機は屈曲シールド機であって、該シ
ールド機を上記企画した立坑形状に沿って下方から上方
に順次重積状に掘進するようになっている。

また上記シールド機は中空型カッタヘッドを有する中空
型の立形シールド機械を用いてもよい。

さらに上記のシールド機は小口径シールド機であって、
該シールド機を上記企画した立坑形状の周壁に沿って下
方から上方に立坑方向に沿い掘進させ、立坑方向の下方
から上方へ穴を並設するように掘削させて立坑構築工法
を行ってもよい。

（作用） この発明の工法によればシールド掘進機を用い、横坑か
らまず立坑形状の周壁部分を掘削し、その部分を覆工し
た後に中核土砂をあとから取り出す。

そのため、掘削部分がセグメントで順次覆工されていく
ため、立坑の周壁部分を掘削時も周壁部分の掘削に従っ
て中核の土砂を取り出して立坑を構築する時も周壁が崩
れることがない。

また、始めに周壁部分のみを掘削するので、全面をシー
ルド機械等で掘削するよりも少ない力で掘削できる。

屈曲シールド機を用いる場合にはシールド機の掘進方向
を任意に設定でき、また小口径シールド機を用いる場合
は各シールド機の配置を任意に設定できるので、立坑の
径はシールド機の面積に依存することなく、自由に企画
することができる。

そして上記発明において立坑の形状は円状に限らず、例
えば楕円や、四角状でも自由な形状にできる。

（実施例） 以下図面に基づいてこの発明の実施例について説明す
る。

第１図（イ）は屈曲シールド機を用いてこの発明の方法
を実施する場合の概略説明図で、１は超急曲線施工用と
して屈曲固定したシールド機であって該シールド機１を
用いて既設の横坑３かららせん状に上方へ向けて掘削す
るものであって、セグメント２を巻立て、セグメント２
を反力として掘進することにより、大深度の立坑を構築
するものである。

上記屈曲シールド機は例えば第１図（ロ），（ハ）に示
したような構造を有している。

Ａは屈曲シールド本体、Ｈはカッタヘッド、Ｓはスリッ
ト、Ｋはカッタヘッドサポート、Ｍはカッタヘッド駆動
モータ、Ｊはシールドジャッキ、Ｐはプレスリングであ
る。

第１図（イ）において４は地上である ズリは地上４に影響なくカッタヘッドのスリットから取
り込んで、流体輸送もしくはベルトコンベヤなどの適宜
の手段によって後方から排出される。

なお、中核部の撤去については、立坑天盤に薬注、ロッ
クボルトを打設し、屋根を形成した後に立坑下部から掘
削する。

また中核部掘削前に、さきに述べたように掘削したらせ
ん状トンネルの上下に相隣るトンネル間の結合方法の一
例として、第１図（ニ）に示すようにトンネル内から薬
液注入ｃなどにより周囲を地盤改良し、ａ部及びｂ部の
セグメントを撤去し、上下を連通させて鉄筋等を配設
し、トンネル内空部ｄと共にコンクリートなどを充填し
て立坑壁とする。

さらに第１図（ホ）に示すように矩形断面のシールド機
とすることによって、上下に相隣るトンネルの接触を線
接触から面接触とすることができるので、上下トンネル
の連通を一層容易にすることができる。

なお第１図（ロ）の屈曲固定したシールド機械の代わり
に方向制御を容易にするため二つ折り又は三つ折りのシ
ールド機とすることができる。

以上のようにこの実施例のものでは既設大深度横坑から
上方に、屈曲シールド機によってらせん状に掘削し、セ
グメントを巻立て掘進することにより地上に影響なく、
大深度立坑を構築する。

そして必要な部分のみ掘削できるため従来のもるのに比
べてはるかに経済的である。

第２図（イ）は立形シールド機械を用いた他の実施例で
ある。

この場合は中空形カッタヘッド１を装備した立坑シール
ド本体５を使用し既設横坑から垂直に上方に向け、リン
グ状に掘削し、外周セグメント７、内周セグメント８を
それぞれシールドの外周、内周に組立て、外周セグメン
ト用のシールドジャッキ６、内周セグメント用のシール
ドジャッキ９で各セグメントを反力にして掘進するもの
であり、このようにして立坑掘削シールドにより大深度
の立坑を構築する。

ズリは地上４に影響なく、カッタヘッド１のスリット10
から取込み、流体輸送により後方へ排出する。

なお中核部の撤去については、立坑天盤部に薬注、ロッ
クボルトを打設し、屋根を形成した後立坑下部から掘削
する。

第２図（ロ）は工法の手順（１），（２），（３）を図
解的に示したものである。

すなわち（１）薬液等により地盤を改良し、（２）既設
トンネルのセグメントを撤去し、（３）立坑掘削用シー
ルドを組立てて発進し掘削を行う。

以上のようにこの実施例では大深度横坑から上方へ垂直
に、中空型ヘッドを有する中空型シールド機で掘削しセ
グメントを巻立て掘進が行われて大深度立坑の構築が行
われる。

第３図はこの発明の他の実施例を示す。

図において、カッタヘッド11を装備した立坑用小口径シ
ールド機１を使用し、既設横坑３から垂直に上方へ掘削
し、セグメント２を巻立て掘進し、円柱の立坑連壁を形
成することによって大深度の立坑を構築する工法が実施
できる。

ズリは地上４に影響なくカッタヘッドのスリットから取
込み流体輸送にて後方へ排出される。

中核部の撤去に関しては第３図について述べたのと同様
である。

（発明の効果） この発明は以上詳述したようにしてなり、始めにシール
ド掘進機を用い企画した立坑形状の周壁部分を掘削しそ
の部分を覆工し、その後に中核土砂を後から取り出す中
核作業を行うため効率がよい。

そしてシールド機の掘削面が小さいので、立坑径の大小
によらず小さいシールド機を用いることができる。

従って掘削力が小さくてすみ、従来の全面掘削するもの
に比べて効率がよく、現地横坑における組立解体も容易
または不要となる。

また掘削した周壁部分はセグメントで覆工されていくの
で、立坑の周壁部分を掘削時も、周壁部分の掘削に従っ
て中核の土砂を取り出して立坑を構築する時も、周壁が
崩れることがなく安全に立坑を構築することができる。

ちらに周壁は円柱状のセグメントで覆工されているの
で、通常の一台のシールド機でのセグメントの一重の覆
工と比べ強度が高い。

従って特に大面積、大深度の立坑構築でも安全である。

なお特許請求の範囲第２番目と第４番目に記載の発明に
おいては、立坑は径の大きさや形状を企画できるため、
必要な部分のみ掘削すればよく、従来のように円形の組
合せで無駄な部分を掘削したり、埋め戻し等なく、任意
の断面を効率よく構築することができる。

また企画した断面に合わせて径や形状の異なる特殊なシ
ールド機を用いることなく一般的な小型のシールド機で
よい。

同様に使用するセグメントも企画した立坑毎に異なった
セグメントを用いるのではなく、同一のものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例で（イ）は屈曲シールド機を
用いてこの発明を実施する装置の概略説明図、（ロ），
（ハ）は屈曲シールド機の一例、（ニ）はこの方法を用
いた場合のらせん状トンネルの結合方法の例を示す説明
図、（ホ）は矩形断面シールドの説明図、第２図は他の
実施例で（イ）は立形シールド機を用いた場合の装置の
概略説明図、（ロ）は工法の手順の説明図、第３図は小
口径立形シールド機による実施例をそれぞれ示す。 １……シールド機械 ２……セグメント ３……既設の横坑 ４……地上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既設の横坑に立坑を構築するにあたり、ま
   ず企画した立坑形状の周壁部分をシールド機にて掘削し
   つつその部分を覆工した後、ついで中核部土砂を上方ま
   たは下方へ排土するようにしたことを特徴とする立坑構
   築工法。
2. 【請求項２】上記シールド機は屈曲シールド機であっ
   て、該シールド機を、上記企画した立坑形状に沿って下
   方から上方に順次重積状に掘進するようにした特許請求
   の範囲第１項記載の立坑構築工法。
3. 【請求項３】上記シールド機は、中空形カッタヘッドを
   有する中空形の立形シールド機械である特許請求の範囲
   第１項記載の立坑構築工法。
4. 【請求項４】上記シールド機は小口径シールド機であっ
   て、該シールド機を上記企画した立坑形状の周壁に沿っ
   て下方から上方に立坑方向に沿い掘進させ、立坑方向の
   下方から上方へ穴を並設するように掘削させた特許請求
   の範囲第１項記載の立坑構築工法。